SCRAT3D聯(lián)合創(chuàng)始人魯琪分享——『 3D打印聚焦影響人類生活方式的5大領域 』

來源：SCRAT3D

2022年8月26日一刻talks嘉賓——魯琪分享“3D打印可以做什么”

魯琪
北京斯克萊特科技有限公司
聯(lián)合創(chuàng)始人/3D打印產(chǎn)品應用專家
工信部增材制造聯(lián)盟委員
北京市優(yōu)秀科技工作者
北京設計學會秘書處增材制造項目工作組負責人
清華大學客座講師
東北林業(yè)大學碩士研究生指導教師
IF / 紅點 / K-DESIGN / Gmark / 紅星 / 金點獎等
知名優(yōu)秀產(chǎn)品設計獎獲得者

以下為演講全文：


我用“光”來創(chuàng)造作品，大家好，我是一刻talks講者魯琪，是一名3D打印設計師。


從清華大學的雕塑系畢業(yè)之后，我轉向了數(shù)字化設計，開始探索“科技與藝術”的融合，一眨眼的功夫，就探索了十一年。

作為一名女性，也作為一名跨界設計師，在“科技與藝術”的融合過程中，我更多地傾注在產(chǎn)品與人之間的關懷。

從雕塑手藝人到3D打印設計師，現(xiàn)在，我用“光”來創(chuàng)造作品。這個“光”，就是3D打印成型過程中，不可或缺的主角——光源。

3D打印可以做什么呢？

2019年10月1日國慶70周年盛典，上品工業(yè)設計團隊設計的“創(chuàng)新驅動”彩車，在天安門前完成合體對接，這是一個歷史性的時刻。作為設計師之一我很自豪，同時作為3D打印從業(yè)者，我將3D打印應用在這輛代表“創(chuàng)新”的彩車上再合適不過。

這輛彩車共分為三輛車，三輛車分別代表陸空海，三個方面展示十八大以來我國的科技創(chuàng)新能力，如“天河二號超級計算機”“玉兔二號”“北斗導航衛(wèi)星”“長征系列火箭”“C919客機”“海馬號無人遙控潛水器”、“天眼”等等，所有科技元素圍繞在“復興號動車”的周圍，預示著中國科技的復興和崛起，車上的多個元素部件是用3D打印制作的，同時我們在設計之初的原理驗證也借助了3D打印的工藝優(yōu)勢。

3D打印從出現(xiàn)，就被認為是一項顛覆性新技術。

上世紀80年代查爾斯·赫爾是從事商業(yè)性3D打印制造技術的發(fā)明家，他成立了3D Systems公司，專注發(fā)展3D打印技術。因為智能制造和碳排放，世界各國都非常重視3D打印研發(fā)，在接下來的三十年中，中國成為繼美國后，全球3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模第二的重要市場，超過10.8%，很多人對“3D打印”這個詞匯早有耳聞，但看不見摸不著，好像離我們生活很遠！

如今的3D打印技術可以做到什么程度？可以應用到哪些領域呢？其實，就發(fā)生在我們身邊。

聚焦影響人類生活方式5大領域

關于3D打印的“吃”

民以食為天。我們可以看到，有很多的甜點、巧克力、曲奇、小食等已經(jīng)開始在使用到3D打印的技術了。特別是近幾年，在環(huán)保、健康、安全、效率的飲食理念下，以堆疊沉積的打印方式，功能性食品人造肉，包括一些植物基的飲料等，已經(jīng)開始被星巴克、肯德基等食品商應用，代表著創(chuàng)新食品3D打印在迅速崛起。

現(xiàn)在很多年輕人有健身、瘦身等需求，為了更健康的飲食，食品師做了更符合國人飲食口感的3D打印食品。中國人的飲食習慣大多數(shù)以碳水的口感為主，無法完全按照輕食來約束自己的口腹之欲，這種情況下3D打印很好的發(fā)揮了功能。將素食、蛋白質等成分模擬出與碳水化合物相似的口感，保持成分的健康有機，并開發(fā)出一些獨特的造型。

很多食物打印公司也成為了獨角獸企業(yè)。例如，中國的MOODLES(弗德萊博)公司，運用3D打印技術推出了針對不同人群而定制的增肌、減脂、控糖以及兒童營養(yǎng)四個方向的“超級主食”；西班牙巴塞羅那的Novameat公司創(chuàng)造了一種3D打印的植物牛排，藍色的牛排是源于其中的藻藍蛋白；以色列的MeaTech公司目前在3D打印的動物和植物性肉制品市場上占據(jù)主導地位。

關于3D打印的“穿”

3D打印在“穿”的領域可謂是大放異彩，得益于3D打印的造型豐富，材料各異。

鬼才女設計師Iris van Herpen將傳統(tǒng)縫紉手工藝與快速原型設計相結合，她將塑料材料切成條狀，用機械加工中的“3D激光燒結”工藝形成三維立體效果,再加以人工縫紉，當高定遇上高科技，古典藝術和未來科技的碰撞，實在是太奇妙了。

現(xiàn)在我們能看到，很多前沿的設計師和時尚的潮流品牌，都開始進入3D打印鞋領域，無論是巴黎時裝周，還是世界鞋履博物館，都能看到3D打印鞋的身影。

耐克為羅納爾多，內(nèi)馬爾和魯尼設計的2014世界杯專屬3D打印運動鞋、包、配件等，這款足球套裝在鞋底鞋面、包身等處都采用3D打印成型量產(chǎn)。我們可以看到這個足球鞋的鞋釘部分，造型非常獨特，它通過采集運動時候不同角度的力學受力來分布這些鞋釘位置和走勢，運用參數(shù)化建模技術建立數(shù)字模型，最后通過3D打印生產(chǎn)制造。做出來的這個足球套裝可以說是完全量身定制的。

還有阿迪達斯的例子，德國運動服裝制造巨頭阿迪達斯是鞋業(yè)3D打印的先驅。它已經(jīng)成功地徹底改變了鞋子的制造方式，這從過去幾年成功推出的Futurecraft 4D、AlphaEdge 4D、4D Run 1.0等產(chǎn)品系列就可以看出這一點。

我們一直在說成人鞋，我們現(xiàn)在來說說寶寶的第一雙鞋—嬰童學步鞋。松鼠貝貝在學步鞋做了創(chuàng)新，鞋底的3D打印晶格結構能做到靜音效果，從鞋底到鞋面都透氣，鞋底的晶格采用錯落分布，防止異物扎腳。鞋底、后跟、腳面大面積的包裹穩(wěn)定足部骨骼，同時預防撞擊傷害。

鞋之外包括運動背包、膝部腳踝的護具、保護性頭盔等等，很多也是3D打印來實現(xiàn)的。

比如，凱樂石的攀巖運動頭盔，它們更多的是減輕重量，增加透氣，所以內(nèi)膽用的多層晶格的形式，絕不僅僅是外觀的差異，也具有功能的提升。

還有剛剛結束的北京國際電影節(jié)，無論是《獨行月球》還是《明日戰(zhàn)記》，很多的影視道具都是3D打印制作完成的。在《三生三世十里桃花》的大電影里，當時兩位主角劉亦菲、楊洋身上的鎧甲，還有情景中使用的各種寶劍、結魄燈等影視道具，都是利用3D打印的技術來完成的，做出的這種鏤空式立體甲片，造型精致又飽滿。

我當時很榮幸能參與到3D打印部分影視道具的制作中，《三生三世十里桃花》這個電影拍攝是在2015年，當時的3D打印材料，還是應用的硬質尼龍材料，為了把這個立體的效果呈現(xiàn)的唯美，實物分量非常重的，演員比較辛苦。后來2017年的時候，3D打印有了TPU的韌性材料。之后的影視鎧甲就可以更大面積的覆蓋身體，完成更多的獨特的造型。

當然，現(xiàn)在2022年，隨著3D打印面料問世，更輕盈、色彩更絢麗的服裝在影視，甚至是高定服裝中運用。

關于3D打印的“住”

在建筑上，國內(nèi)外都在大量的3D打印建筑研發(fā)和應用。不僅可以在地球上打印房屋，中科院負責探月工程項目的有關人員透露，中國將適用3D打印技術建造月球基地。

捷克共和國3D打印房屋，它的理念是打印完成的建筑，可以隨意安置，安置在鄉(xiāng)村或城市，甚至是水面上，放置一塊浮板基座就可以安置房屋。還有由52棟房屋組成的社區(qū)，它是非洲較大的3D打印經(jīng)濟適用房項目。

在2022北京張家口雙城冬奧會中，來自全球的運動員參加了這次冬奧會，我們的張家口賽區(qū)做了一幢混凝土3D打印農(nóng)宅，這個項目由清華大學徐衛(wèi)國教授和他的團隊主持打印，現(xiàn)已成為小有名氣的打卡“景點”，每天都要接待不少參觀者。

除了外立面的建筑打印施工，室內(nèi)的軟裝也是百花齊放。更能體現(xiàn)房主獨特的藝術品味。

家具領域，不少知名設計師、團隊全身心投入，將3D打印與美術、設計、工藝、環(huán)保相結合，創(chuàng)造出令人驚嘆的家具作品。比如西班牙Nagami 設計公司設計的3D打印異形椅子。

關于3D打印的“用”

萬物皆可打印，所有的產(chǎn)品都可以用3D打印重新升級一遍。

我們可以設想一下未來，從早晨起來一直到晚上入睡，我們身邊的產(chǎn)品，都是3D打印完成的。這是什么樣的畫面？

我們住在3D打印的房子里面，早上從為你的骨骼定制的3D打印床墊、枕頭當中醒過來，穿上3D打印的靜音拖鞋，用3D打印早餐機、咖啡機...預設好早餐。然后走到洗漱臺拿起我們3D打印定制的牙刷或者是剃須刀梳洗整理一番。背著打印的透氣背包，穿上3D打印鞋開始一天的工作，工作累了，還可以使用3D打印的按摩器放松肌肉。夜晚，打印的小夜燈陪伴，刷著手機里打印的好物等等。這完整的生活過程，其實就是我們的個性理念，以及定制化展現(xiàn)的極致。

剛才雖然是一個設想！但其中有些產(chǎn)品，已經(jīng)實現(xiàn)了。

3D打印的剃須刀，這就是一個真實的消費品應用，整個手柄完完全全是通過3D打印光固化技術打印和生產(chǎn)出來的。打印機一整版可以打印幾十只剃須刀，材料性能也是做了突破，在防水、抗菌、冷熱沖擊、跌落等試驗中，性能都達到了非常高的產(chǎn)品級別。

再比如這個是可折疊的小夜燈，方便外出收納，還可以定制表面的圖案。像這種中式風格的床頭燈或者小燭臺，也是非常漂亮。

據(jù)了解奔馳每年生產(chǎn)中會產(chǎn)生10億美元瑕疵零配件，而這里面首當其沖的是汽車的輪轂，作為金屬大件對環(huán)境的沖擊尤為明顯，我們與梅賽德斯奔馳基于此背景共創(chuàng)LAB1886項目，希望利用可持續(xù)設計思路為世界做些貢獻。

比如做了藤編茶幾，把輪轂用藤編纏繞其中，用支架將它固定，我們?yōu)榇诉�特意到四川崇州，懷遠鎮(zhèn)了解工藝，幫助項目落地。我們還將輪轂做成落地藍牙音箱，放在家中可以長期陪伴我們的生活，其中多處和3D打印結合，比如音響的前蓋金屬條，就是3D打印電鍍的效果。

最終產(chǎn)品在德國梅賽德斯奔馳總部展覽，受到一致好評，重要的是作為設計師的我們?yōu)榈厍蜃隽俗约旱囊环葚暙I。

文創(chuàng)方向，其實還有涉及到文物的打印修復和非遺文創(chuàng)產(chǎn)品也會運用到3D打印。

這個是我之前與京派非遺剪紙傳承人張立君老師一起合作的，把二維空間的剪紙藝術，用三維立體的方式呈現(xiàn)出來。做成女孩子日常佩戴的一款首飾，將非遺文化傳承給年輕人，激發(fā)傳統(tǒng)藝術的生命活力。

還有比較好玩的項目。是一套潮流手辦，晶格的機甲戰(zhàn)士。它跟現(xiàn)在商業(yè)的手辦相比，很明顯的是結構上面有比較大的突破。用鏤空的晶格把獨特的造型特性賦予到角色身上。這個整體上看起來會更加的科技，更加的未來，像是把科幻的造型擺在我們的現(xiàn)實當中。

除了機甲戰(zhàn)士系列，我們之前還為小天鵝、美立刻等企業(yè)開發(fā)過IP手辦，3D打印工藝作為手板快速成型，提高開發(fā)效率。

我們非常關注健康領域

中國有2億用戶有多多少少的頸椎問題，3D打印的按摩枕通過按摩頭的參數(shù)化設計創(chuàng)新，相比傳統(tǒng)按摩枕，在點對點的穴位刺激更好放松，它每一個小按摩頭上面都有5個小觸點，一組就有八十個觸點，能夠更精準地刺激到按摩穴位，幫助更多國人解決頸椎問題。

設計師關注到消費級3D打印產(chǎn)品，未來趨勢會有更大量的產(chǎn)品和品類運用到3D打印技術中來。

除了外部的按摩，從健康方面，很多藥品公司也在研究藥品的打印，3D打印技術允許小規(guī)模生產(chǎn)藥物。對于固體藥物，3D 打印機將墨水與賦形劑和活性藥物成分堆疊在一起，以打印出成品。通過調(diào)整打印參數(shù)，可以個性化藥物劑量、藥物組合、釋放曲線甚至口味。

Aprecia制藥是第一個，也是唯一一個，獲得美國食品和藥物管理局 (FDA) 驗證的商業(yè)化3D 打印藥物制造商。他們的目標是使藥物更容易服用，并減少患者需要的藥片數(shù)量。藥片載藥量高達1000毫克，通過打印形成多孔結構，在患者口服之后藥片能夠快速溶解，方便吞咽。

在隱形矯正領域，大量地運用到3D打印技術。隱形矯正中，醫(yī)生會將整套矯正方案的正畸模具打印出來，通過熱塑的方式，快速成型全套隱形牙套。

在種牙的技術當中，我們也開始使用純鈦金屬打印的種植體以及氧化鋯材料的牙冠，分3次手術完成單顆或多顆牙齒的種植。隱適美、美立刻、時代天使等都是這個領域的佼佼者。

在青少年時期發(fā)生的突發(fā)性脊椎側彎病癥，也可以通過3D打印的支具進行治療。治療主要有3個部分：首先通過三維掃描將患者的軀干掃描到軟件當中。第二步，矯形師結合X光片，在軟件當中建立脊椎側彎矯形支具模型，最后通過3D打印機打印出矯形支具。由于打印的自由度，支具上可以定制鏤空圖形，減輕支具的重量，增加透氣，佩戴更美觀，大程度降低對青少年日常生活的影響。

科研新聞報道，人類首次在人體實驗當中成功的植入了一個來自患者自身細胞3D打印出來的耳朵。這個還屬于實驗階段。

人類器官的3D打印，需要專有的治療級生物墨水，以及臨床級3D打印機。打印出來的耳朵需要送往醫(yī)院，由醫(yī)生植入。新聞中描述，今年的六月份3DBio 公司已經(jīng)正式宣布，3D打印耳朵成功的再生到這位患者的身體當中。該公司稱這一案例的成功，為下一步目標，包括治療鼻子和脊柱缺損，以及乳腺癌手術后的乳房重建，甚至是器官移植奠定了基礎。

還有對動物的保護和呵護，在國外有專門的3D打印動物保護協(xié)會，使用3D打印，可以定制動物假肢，為受傷的動物做缺失肢體的替換物。
關注健康，我們離不開體育

在這個方面，今年2022北京冬奧會，我們通過新聞看到，3D打印開始在運動領域應用了。

這款是瑞士的一個滑雪工具，滑雪板公司運用AI設計原型，3D打印制造滑雪板的扣具。他通過優(yōu)化算法和大規(guī)模的定制，將消費者的各種差異化的需求提供獨特且量身定制的產(chǎn)品。

此次我國的滑雪頭盔，東莞理工學院副教授李楠領銜的研發(fā)團隊通過采集每位運動員的數(shù)據(jù)，綜合3D掃描、設計、3D打印技術，按照每一位運動員的實際需求，進行個性化定制而成。頭盔內(nèi)襯是參數(shù)化晶格設計，讓運動員佩戴更舒適，并且提高安全性。內(nèi)襯的打印就是用的華碩高科的激光燒結3D打印技術，以TPU材料來打印完成的。

關于3D打印的“行”

在“國之重器中”3D打印應用也越來越多，包括航空航天航海領域、汽車領域。打印汽車現(xiàn)在也不遙遠，就發(fā)生在我們身邊。

未來我們每一個人或許都可以到4S店或者在家，直接打印一個我們想要的顏色或者特定造型的汽車零件。

德國寶馬汽車在2019年4月份啟動了一個項目，目標是用AM連續(xù)生產(chǎn)汽車零部件。同年，奧迪和大眾汽車，甚至雷諾F1團隊都紛紛宣布，要擴大3D打印部件的生產(chǎn)。
在國內(nèi)，合肥悠遙科技有限公司的輕型電動汽車——XEV-YOYO，就是全球第一款車身內(nèi)外飾件都使用3D打印技術量產(chǎn)的電動汽車。

關于航空領域，衛(wèi)星，火箭等都是大量應用3D打印技術的領域，也是中美技術博弈，馬斯克的SpaceX公司由3D打印部件組成的火箭發(fā)動機，馬斯克就是3D打印的忠實用戶。

C919是中國擁有完全知識產(chǎn)權的國產(chǎn)大飛機，王華明院士團隊以金屬3D打印技術，鈦合金零件在C919中首次得到成功應用，有效降低了飛機的結構重量，延長使用壽命。除了民用飛機，他的激光增材制造技術，為運-20、殲-15等國產(chǎn)大飛機和新型戰(zhàn)斗機提供了關鍵受力大型部件，做出了不可磨滅的貢獻。

中國的三艦客，遼寧艦山東艦福建艦。微型智能機搭載3D打印“航母”修復環(huán)境，已經(jīng)在中國的三艦客上應用。

南洋理工大學的化學生物實驗室及武漢理工大學的國家重點實驗室，以3D打印的方法制造出大型電機，3D打印馬達由錐形頭和管狀體組成。

總結
分享了這么多案例，很多產(chǎn)品通過神奇的3D打印機打印出來，很多愛好者DIY都沒有問題，但并不是可以直接商用的，除打印本身之外還有一系列后處理工藝，需要我們這些3D人更多的結合傳統(tǒng)生產(chǎn)商，將整個行業(yè)整合完善。這是一個逐步發(fā)展完善的過程，所以，我也要提醒各位一句：“3D打印不是萬能的，它也有自己的技術瓶頸，增材制造是傳統(tǒng)制造的有力補充”。

了解3D打印
我相信很多觀眾，還一直理解3D打印就只是早期的FDM高溫熔融工藝，其實，近十年來，3D打印無論是在設備上，還是材料上都已經(jīng)有了非常大的升級，希望我今天可以改變一點點大家對3D打印的誤解！

3D打印首先得有產(chǎn)品的三維模型，可以通過三維掃描將現(xiàn)實的物體轉成數(shù)字模型，或者是通過計算機輔助設計生成數(shù)字模型。根據(jù)需要的材料對應相應的打印設備方式，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品可以應用到各個領域。

目前3D打印比較主流的3種成型方式，第一個方式熔融沉積，我們簡稱FDM。他是通過類似陶器泥條盤筑的制作方式，像我們在蛋糕上擠奶油一樣，一層一層的逐步疊加的成型方式。

FDM的材料是目前運用最多較廣的。有陶瓷、金屬、PLA、房屋建造的水泥混合土材料、生物方面的特殊墨水、食品打印等，都可以運用FDM技術實現(xiàn)。

第二種是粉末的激光燒結，簡稱SLS/SLM。它可以有尼龍、玻纖、TPU以及多種金屬的粉末材料。通過激光的高溫燒結逐層疊加，最后完成最終的產(chǎn)品。

激光燒結它是在一個粉末的艙體當中完成的，打印好的成品經(jīng)過幾個小時冷卻后，工人會是在一個類似面粉缸當中掏出固體的零件。SLS技術的好處是不需要添加額外的支撐，很多復雜結構都可以輕松地生成出來。

第三種就是光固化，簡稱SLA。由于光源的不同，也有DLP、LCD等技術。它們的原材料是一種液體的光敏樹脂材料。樹脂材料成分也比較多，有柔性、韌性或者是鋼性的，還有一些是生物基材料。液態(tài)樹脂通過紫外線光一層一層的固化疊加成我們需要的產(chǎn)品。

目前在工業(yè)設計行業(yè)一些工業(yè)手板件運用的非常多。還有我們剛才分享的齒科、潮玩手辦、彈性體的頭盔內(nèi)膽、鞋子、包具等等，很多消費級產(chǎn)品大多運用的是光固化3D打印技術。

3D打印的優(yōu)勢
第一，它能夠制造復雜結構的“超材料”。

第二，通過特殊結構的制造能夠減重、降低成本，節(jié)約我們昂貴材料的使用。

第三，高端制造的時候投入小，它不需要模具，可以為一個部件單獨定制生產(chǎn)。

第四，就是它的加工周期短，市場反應速度就能夠快一些，可以加快產(chǎn)品研發(fā)進度。

當然，相比傳統(tǒng)制造業(yè)幾百年的發(fā)展歷史，3D打印這短短三十年，只能算是行業(yè)的初期發(fā)展階段。材料的選擇還是狹窄的，成品表面精度也需要進一步后處理，相對于傳統(tǒng)的流水生產(chǎn)線來說3D打印的批量生產(chǎn)速度是慢的，并且合算到單個的部件成本是高的。

未來

中央電視臺財經(jīng)頻道曾報道，我們的3D打印之父盧秉恒院士提出：“3D打印技術為高端的制造業(yè)競爭制造一個優(yōu)勢。萬物皆可3D打印，但同時也要合理的運用不同的制造方式，發(fā)揮各自的優(yōu)勢來進行我們的產(chǎn)品生產(chǎn)�！�

3D打印技術逐步的發(fā)展，材料性能也會慢慢的提升。更廣闊的產(chǎn)品應用逐漸研發(fā)出來，做大眾真正需要的產(chǎn)品，作為北京斯克萊特的聯(lián)合創(chuàng)始人，我們非常堅持3D打印這種獨特的生產(chǎn)技術，結合獨特結構的模型設計，肯定能夠將外觀和性能提升一個新高度。希望，設計師們可以創(chuàng)造出更多3D打印好產(chǎn)品！

同時，很多中國制造企業(yè)也在積極引進 3D 打印技術，來代替原有或改進原先的生產(chǎn)方式，提高企業(yè)生產(chǎn)的智能化水平，滿足政府對于中國制造產(chǎn)品的轉型升級需求。

我是魯琪

3D打印可以做什么？

我的答案是

所有的產(chǎn)品都可以用3D打印重新做一遍！

3D打印可以升級我們的生活品質！




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一刻talks是類TED國內(nèi)媒體，全球智客新知分享平臺，聚焦于深刻影響未來變化的智能、基因、商業(yè)、金融、教育、藝術6大創(chuàng)新領域，力求共同推動心智未來。為傳媒業(yè)重要的內(nèi)容提供商及媒體平臺，開創(chuàng)了中國演講分享類媒體的先河 。

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中國北京斯克萊特科技有限公司（SCRAT3D）是一家3D打印創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)，致力于引領3D打印創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)，讓更多企業(yè)和用戶享受3D打印帶來的創(chuàng)新產(chǎn)品。團隊核心成員來自清華大學等知名高校，團隊碩博比例超過24%，團隊在3D打印研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新研究和用戶研究領域擁有超過16年的實戰(zhàn)經(jīng)驗。 目前已建立行業(yè)領先的參數(shù)化模型數(shù)據(jù)庫，連續(xù)兩年發(fā)布3D打印新消費產(chǎn)品研究報告，截至目前，榮獲20+國內(nèi)外產(chǎn)品設計獎，得到3DPrinting、南極熊3D打印網(wǎng)、央視等國內(nèi)外媒體的專題報道，是目前全球領先的3D打印創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)機構之一。已成功上市了御小兔3D打印頸椎按摩枕、3D打印剃須刀、全球首款松鼠貝貝3D打印兒童鞋等產(chǎn)品